論文の概要: Strong quantum interaction between excitons bound by cavity photon exchange

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.24421v1
• Date: Tue, 28 Oct 2025 13:39:57 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-29 17:50:20.188607
• Title: Strong quantum interaction between excitons bound by cavity photon exchange
• Title（参考訳）: キャビティ光子交換で束縛された励起子間の強い量子相互作用
• Authors: Miguel S. Oliveira, Cristiano Ciuti,
• Abstract要約: 偏光子-偏光子相互作用は、励起子結合エネルギーを減少させることで劇的に向上できることを示す。 我々の予測は、この物理学が中・遠赤外線における巨大な量子光学非線形性をもたらすことを示唆している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We theoretically predict the interaction between polaritonic excitations arising from the coupling of a cavity photon mode with bound to continuum intersubband transitions in a doped quantum well. The resulting exciton bound by photon exchange, recently demonstrated experimentally, exhibits a binding energy that can be continuously tuned by varying the cavity frequency. We show that polariton-polariton interactions, originating from both Coulomb interactions and Pauli blocking, can be dramatically enhanced by reducing the exciton binding energy, thereby increasing the effective Bohr radius along the growth direction. This regime is reminiscent of Rydberg atoms, where weak binding leads to strong quantum interactions. Our predictions indicate that this physics can give rise to giant quantum optical nonlinearities in the mid and far infrared, a spectral region that remains largely unexplored in quantum optics and offers exciting opportunities for both fundamental studies and applications.
• Abstract（参考訳）: ドープ量子井戸における共振器フォトンモードと連続的なサブバンド遷移との結合から生じる偏光励起の相互作用を理論的に予測する。 フォトン交換によって束縛された励起子は、最近実験的に実証され、共振器の周波数を変化させることで連続的に調整できる結合エネルギーを示す。 クーロン相互作用とパウリブロッキングの両方から生じる偏光子-偏光子相互作用は、励起子結合エネルギーを低減し、成長方向に沿って有効なボーア半径を増大させることで劇的に向上できることを示す。 この状態は、弱い結合が強い量子相互作用をもたらすリドベルク原子を連想させる。 我々の予測は、この物理学が、量子光学においてほとんど探索されていないスペクトル領域である、中・遠赤外線における巨大な量子光学非線形性をもたらす可能性を示唆し、基礎研究と応用の両方にエキサイティングな機会を与える。

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